مصدر الصورة: CfA
وفقًا لعلماء الكونيات ، لم يكن للكون المبكر سوى مزيج من الهيدروجين والهيليوم وعناصر أخف أخرى ، ولكن لا يوجد أي عنصر من العناصر الثقيلة المطلوبة للكربون مثل الحياة. من الغازات الأصلية ، تشكلت النجوم العملاقة - بعضها أكبر 200 مرة من شمسنا - عاش لفترة وجيزة ، غالبًا ما تكون بضعة ملايين من السنين فقط. حولت هذه النجوم العملاقة ما يصل إلى 50 ٪ من موادها إلى عناصر أكثر ، معظمها من الحديد ، قبل أن تنفجر بعنف على أنها مستعرات عظمى. سيكون تلسكوب جيمس ويب ، الذي من المقرر إطلاقه بعد عام 2011 حساسًا للغاية بحيث يجب أن يكون قادرًا على النظر إلى الوراء لمشاهدة هذه المستعرات العظمى تحدث.
كان الكون المبكر أرضًا قاحلة قاحلة من الهيدروجين والهيليوم ولمسة من الليثيوم ، لا تحتوي على أي من العناصر الضرورية للحياة كما نعرفها. من تلك الغازات البدائية ولدت نجوم عملاقة 200 مرة ضخمة مثل الشمس ، وحرق وقودها بمعدل مذهل عاشوا فيه لمدة 3 ملايين سنة فقط قبل أن تنفجر. تلك الانفجارات دفعت عناصر مثل الكربون والأكسجين والحديد إلى الفراغ بسرعات هائلة. تظهر المحاكاة الجديدة التي قام بها علماء الفيزياء الفلكية فولكر بروم (مركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية) وناوكي يوشيدا (المرصد الفلكي الوطني في اليابان) ولارس هيرنكويست (CfA) أن الجيل الأول "الأعظم" من النجوم نشر كميات لا تصدق من هذه العناصر الثقيلة عبر الآلاف لسنوات ضوئية من الفضاء ، وبالتالي زرع الكون بأشياء الحياة.
تم نشر هذا البحث عبر الإنترنت على http://arxiv.org/abs/astro-ph/0305333 وسيتم نشره في العدد القادم من رسائل مجلة الفيزياء الفلكية.
يقول بروم: "لقد فوجئنا بمدى عنف انفجارات السوبرنوفا". "إن الكون الذي كان في حالة من الهدوء البكر تم تحويله بشكل سريع ولا رجعة فيه من خلال إدخال هائل للطاقة والعناصر الثقيلة ، مما مهد الطريق للتطور الكوني الطويل الذي أدى في النهاية إلى الحياة والكائنات الذكية مثلنا."
بعد ما يقرب من 200 مليون سنة من الانفجار العظيم ، خضع الكون لتدفق هائل لتكوين النجوم. كانت تلك النجوم الأولى ضخمة وسريعة الاحتراق ، حيث تدمج وقود الهيدروجين بسرعة في عناصر أثقل مثل الكربون والأكسجين. عند اقتراب نهاية حياتهم ، وهم يائسون للحصول على الطاقة ، أحرقت تلك النجوم الكربون والأكسجين لتكوين عناصر أثقل وأثقل حتى تصل إلى نهاية الخط بالحديد. نظرًا لأنه لا يمكن دمج الحديد لتوليد الطاقة ، فإن النجوم الأولى انفجرت بعد ذلك على أنها مستعرات أعظم ، مما أدى إلى تفجير العناصر التي تكونت في الفضاء.
كل من هذه النجوم العملاقة الأولى حولت حوالي نصف كتلتها إلى عناصر ثقيلة ، معظمها من الحديد. ونتيجة لذلك ، ألقت كل مستعر أعظم ما يصل إلى 100 كتلة شمسية من الحديد في الوسط النجمي. تضاف موجات الموت لكل نجم إلى المكافأة بين النجوم. وبالتالي ، في سن مبكرة للغاية من 275 مليون سنة ، كان الكون المصنف بشكل كبير بالمعادن.
وقد ساعدت عملية البذر هذه بنية الكون الرضيع ، حيث كانت المجرات الصغيرة أقل من مليون جزء من درب التبانة محشورة معًا مثل الأشخاص في سيارة مترو الأنفاق المزدحمة. سمحت الأحجام الصغيرة والمسافات بين تلك المجرات الأولية للمستعر الأعظم الفردي بسرع مساحة كبيرة من المساحة.
أظهرت محاكاة الحواسيب العملاقة التي أجراها بروم ويوشيدا وهيرنكويست أن أكثر انفجارات السوبرنوفا الأكثر نشاطًا بعثت موجات صدمة دفعت عناصر ثقيلة تصل إلى 3000 سنة ضوئية. اجتاحت موجات الصدمة هذه كميات هائلة من الغاز في الفضاء بين المجرات ، تاركة وراءها "فقاعات" ساخنة ، وأطلقت جولات جديدة من تكوين النجوم.
يقول خبير سوبرنوفا روبرت كيرشنر (CfA): "هذه اليوم نظرية رائعة ، تستند إلى فهمنا الأفضل لكيفية عمل النجوم الأولى. في غضون بضع سنوات ، عندما نبني تلسكوب جيمس ويب الفضائي ، خلف تلسكوب هابل الفضائي ، يجب أن نكون قادرين على رؤية هذه المستعرات الأعظمية الأولى واختبار أفكار فولكر. ترقب!"
يلاحظ لارس هيرنكويست أن الجيل الثاني من النجوم يحتوي على عناصر ثقيلة من الجيل الأول - البذور التي يمكن أن تنمو منها الكواكب الصخرية مثل الأرض. "لولا هذا ،" أعظم جيل "من النجوم ، لما كان عالمنا موجودًا."
يقع مركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية في كامبريدج ، ماساشوستس ، وهو تعاون مشترك بين مرصد سميثسونيان للفيزياء الفلكية ومرصد كلية هارفارد. يدرس علماء CfA ، في ستة أقسام بحثية ، أصل الكون وتطوره ومصيره النهائي.
المصدر الأصلي: بيان صحفي CfA
